2水准测量zq.ppt

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1、1,第二章 水准测量,目的：1 测定地面两点间高差 2 求出未知点高程,2,一、概述,水准测量是高程测量中的一种。 高程测量分为水准测量、三角高程测量和GPS高程测量。 设定大地水准面为高程基准面，统一了全国的高程系统。（该面上任一点，其高程为零）,3,二、大地水准面的确定,我国在青岛设立验潮站和大地原点,4,第一节 水准测量的原理,利用水准仪提供的一条水平视线，对竖立在两地面点的水准尺上分别进行瞄准和读数，（后视读数a、前视读数b）以测定两点间的高差，（hAB）再根据已知点的高程（HA）推算未知点的高程（HB）。,5,一、水准测量原理图,6,二、高差测量公式,高差定义：两点的高程之差 hAB

2、=HB-HA 测量公式：hAB=a-b 未知点高程：HB=HA+hAB,7,三、高差正负号的规定,根据高差测量公式： 高差hAB =后视读数a -前视读数b 规定： 当a b 时，高差hAB为正； 当a b 时，高差hAB为负。,8,例 题,已知M点高程HM=68.259m，今观测MD两点高差，M点读数1567，D点读数1879，计算hMD和hDM和D点高程HD。 解：hMD= 1567- 1879=-0.312m HD = 68.259+（-0.312)=67.947m hDM =1879- 1567=+0.312m,9,第二节 水准测量的仪器和工具,水准仪分为气泡式水准仪和自动安平水准仪

3、型号有DS05、DS1、DS3型 D 大地测量，S 水准仪， 数字下标05表示水准仪的精度（每公里高差中数的中误差）,10,一、水准尺和尺垫,11,1、零点差,水准尺有黑红两面（双面尺） 黑面基本分划（尺底为0） 红面辅助分划（尺底为某一数值） 一般有4587、4687和4787几种 红黑两面尺底部读数差零点差（尺常数）,12,2、读数,一般在水准尺上读 四位数 最后一位毫米数 是估读的,13,二、水准仪的构造,1.水准仪 DSO5、DS1、DS3、DS1O 主要有照准部和基座二大部分,14,1、望远镜,水平视线视准轴水平时的视线,15,视差与消除视差,视差：原因调焦不完善 （图像没有完全成像

4、在十字丝分划板上） 消除视差：先调目镜使十字丝清晰 再调物镜使目标成像清晰,16,2、水准器（ 水准管 和 圆水准器）,17,3、水准仪的主要轴线,视准轴(cc)、管水准轴(LL)、 竖轴(vv) 、 圆水准轴(LL) 。,18,4、水准仪轴线应满足的几何条件, 视准轴平行于水准管轴LLcc； 圆水准轴平行于纵轴LLvv ； 十字丝的中丝与竖轴vv互相垂直。,19,第三节 水准仪的使用,首先将水准仪固连在三角架上， 三角架顶部大致水平,20,一、操作程序,粗平瞄准精平读数,21,22,2、瞄准,用微动螺旋使十字丝靠近水准尺上分划 瞄准时注意消除视差,23,3、精平,借助于水准管气泡居中使视准轴

5、处于精确水平位置，得到水平视线 （注：自动安平水准仪无此步骤） 自动安平水准仪工作原理： 通过圆水准器气泡居中，使纵轴大致铅垂，视准轴大致水平，通过补偿器，使瞄准水准尺的视线严格水平。,24,4、读数,读四位数，估读到毫米,25,小结,水准测量原理 水准仪 水准尺,26,几个基本概念,1.测站：水准仪所摆设的位置称为测站。 2.测点：水准尺所摆设的位置称为测点。 3.水准路线：连续若干测站水准测量工作构成的高差观测路线。,27,第四节 水准测量的实施方法,水准点与水准路线 水准面曲率对高差测量的影响 连续水准测量 普通水准测量的观测与记录方法 四等水准测量的观测与记录方法,28,一、水准点,水

6、准点是埋设稳固并通过水准测量测定其高程的点，有永久性和临时性两种。,29,二、水准路线,在水准点之间进行水准测量所经过的路线，两个水准点之间的一段路线成为“测段”，根据水准点的分布情况，水准路线有以下几种布设形式：,30,1、闭合水准路线,从某一已知高程点A出发，沿待定点1，2，3，进行水准测量，最后再回到A点。 注：各测段高差的总和，在理论上应等于零， 可以作为观测正确性的检核。 即：h理 = 0,31,2、附合水准路线,从某一已知高程点A出发，沿待定点1，2，3，进行水准测量，最后附合到另一已知高程点B。 注：各测段高差的总和，在理论上应等于两端已知点的高差，可以作为观测正确性的检核。 即

7、：h理= HB - HA,32,3、支水准路线,从某一已知高程点A出发，沿待定点1，2，3，进行水准测量，其路线既不闭合，也不附合。 注：支水准路线因缺少检核，应进行往返观测，各测段往测高差总和，在理论上应等于返测高差总和，可以作为观测正确性的检核。 即：（h往 +h返 ）理= 0,33,三、水准面曲率对高差测量的影响,如图，用水平面代替水准面；给水准尺读数带来的影响为 aa、bb 正确高差应为： hAB=(a-aa)-(b-bb) =(a-b)-(aa-bb) 所以，应采用“中间法水准测量”,34,四、连续水准测量,两点间距离较远或高差较大时，一个测站（即安置一次仪器）不能测定其高差，中间可

8、加设若干个临时立尺点转点(作用传递高程)，最后取各测站的高差代数和，得到起终两点间的高差。 hAB =h = h1+h2+h3+h4,35,五、 水准测量的实测方法,国家水准测量的等级： 一等水准 二等水准（一、二等水准为国家精密水准） 三等水准 四等水准 等外水准（普通水准）,36,、两次仪器高法,在连续水准测量中，用两次不同的高度安置水准仪来测定两点间的高差，据此检查观测和读数是否正确。 （高差之差应满足mm） 观测程序：后前前后（黑面）,37,水准测量记录（两次仪器高法）,水准尺,读数,测站,点号,后视,前视,高差,（,m,）,平均,高差,（,m,）,A,1577,1467,TP1,12

9、36,0.34,1,1,1124,0.34,3,0.342,38,、双面尺法,保持仪器高度不变，用黑、红两面尺分别观测两点间高差（黑面高差和红面高差），据此检查观测和读数是否正确。 （高差之差应满足mm） 观测程序： 后前前后 黑黑红红,39,水准测量记录（双面尺法）,水准尺读数,测站,点号,后视,前视,高差（,m,）,平均高差（,m,）,TP1,1869,6558,B,2,40,实验一、水准仪的认识,水准仪的认识（粗平） 读数练习（视差、尺常数） 闭合水准高差测量（双面尺法） h理 = 0,41,六、四等水准测量,采用双面尺法进行观测，为提高观测精度，每一测站观测需满足如下技术要求：,42,

10、四等水准测量示意图,四等水准测量观测程序： 后前前后 黑黑红红,43,四等水准测量记录,1462,1958,后尺,1260,6050,3,1051,1563,前尺,1761,6449,3,41.1,80,39.5,80,后前,5,3,|,5,+1.6,10,后尺,前尺,50.2,52.9,后前,4,TP3,|,TP4,-,2.7,-,1.1,80,44,实验二、四等水准测量,闭合水准路线，每人一个测站 h理 = 0,45,第五节 水准测量的成果整理,内容： （整理前应先进行测量记录的复核） 一、高差闭合差 二、高差改正数计算（高差闭合差的分配） 三、待定点的高程计算,46,一、高差闭合差,闭合

11、差 f 观测值 理论值 高差闭合差 fh h测 -h理,47,1、高差闭合差的计算, 闭合水准路线 fh=h测 附合水准路线 fh=h测 -（H终-H始） 支水准路线 fh=（h往 +h返）测,48,2、高差闭合差的容许值,高差闭合差是水准测量存在观测误差的反映，在规定范围内，则认为精度合格，否则应返工重测。 规定： 平原地区 山地或丘陵地区（每公里测站数超过16站）,49,二、高差闭合差的分配,50,每公里改正数计算,fh=h测 = +6 mm 每公里改正数 v = - fh /S v = - 6mm/6km = -1mm/km 每测段高差改正数 vi = v Si 分配:反号与距离（或测站

12、数）成正比分配 需用改正后高差计算待定点的高程!,51,例题1 （附合水准）,1,点,号,距离,（,km,）,观测高差,（,m,）,改正数,（,m,m,）,改正后高差,（,m,）,高程,（,m,）,A,65.376,1.0,1,66.939,1.2,2,68.961,1.4,3,67.203,2.2,B,68.623,5.8,52,0.718,2.209,50.583,1.268,1.425,ZD1,ab=5.358 3.867=1.491 h=2.209 0.718=1.491 HB HA=51.491 50.000=1.491 HB HA=h=a b (计算无误),计算检核,3.867,5

13、.358,51.491,0.346,B,50.618,1.581,1.219,ZD3,51.336,0.672,0.863,ZD2,HA=50.000m,50.000,0.583 0.753 0.873,1.851,A,前视,+,后 视,备 注,高 程 （m）,高 差,标尺读数（m）,测点,0.718,普通水准测量记录表,53,2019年6月5日星期三,湖北工业大学 土木学院工程管理系,53,例：附合水准测量内业计算,54,例题2 (支水准),fh=（h往 +h返）测 = -1.375+1.396 =+0.021m 如果满足精度要求，高差应取往返测平均值。 H1 = HA + hA1 = 86

14、.785-1.386 = 85.399m,55,五、水准仪的检验与校正 圆水准器轴应平行于仪器的垂直轴LL/VV 水准管轴应平行于望远镜的视准轴LL/VV 望远镜十字丝横丝应垂直于仪器的垂直轴,56,圆水准器轴平行于仪器的垂直轴的检验校正 检验方法：旋转脚螺旋使圆水准气泡居中，之后将仪器水平旋转180，气泡仍居中则正常，否则需要校正。,57,水准管轴平行于望远镜的视准轴的检验校正 i角误差,58,2019年6月5日星期三,湖北工业大学 土木学院工程管理系,58,望远镜的视准轴与水准管的水准轴不平行 i角对读数的影响,向上倾斜i 角的符号为正,仪器居中,59,2019年6月5日星期三,湖北工业大

15、学 土木学院工程管理系,59,望远镜的视准轴与水准管的水准轴不平行 i角对高差的影响,向上倾斜i 角的符号为正,60,水准管校正,61,望远镜十字丝横丝垂直于仪器垂直轴的检验 检验方法：瞄准一固定点，转微动螺旋使仪器水平旋转，若点始终沿横丝移动，则水平；否则需校正。,62,水准尺的检验与校正 水准尺分划面弯曲差（矢距）的测定 对普通水准尺，应有：f8mm 否则，应进行改正： l=(8f2)/3l 其中l为水准尺尺长,63,水准尺分划正确性检验 每米分划间隔正确性检验 水准尺红面与黑面零点差（尺常数K）的测定 一对水准尺黑面零点差的测定,64,2.5 水准测量误差及其预防,一、仪器误差： 1.视

16、准轴与管水准轴不平行误差：2.水准标尺的误差：3.望远镜调焦机构隙动差： 二、操作误差:1.管水准器气泡居中误差。2.标尺瞄准误差。3.水准标尺的倾斜误差。 三、外界环境影响：1.地球曲率的影响。2.大气折射的影响。3.温度的影响 。4.仪器标尺升沉的影响。,65,消除减少误差方法：,1)检验校正水准仪， i角小(DS3少于20)，摈弃不合格标尺。 2)一测站前、后视距尽量相等，视距差符合规定。 3)测站观测只一次对光。 4)做好精平。 5)限制视距长度。 6)立尺直、稳。 7)避阳光直晒，最宜阴天观测，视线高出地面0.3米。 8)往返测。,66,2.6 精密水准仪,一、精密水准仪特点： 1)

17、设有精密可靠的测微设施。 读数可精确到0.01mm。 (1)标尺稳定性能好，刻划精密。 (2)水准仪设有平板测微器。 (3)望远镜十字丝板采用楔形十字丝分划。 2)精确整平的灵敏度高。 3)抗干扰能力强。,67,68,二、电子水准仪,1. 采用条纹编码的标尺长度注记方式。 2.采用摄像技术，对标尺测量进行摄像观测。 3.自动实现图象的数字化处理以及观测数据的测站显示、检核、运算等。,69,电子水准仪,70,第二章小结,1 水准测量的原理 2 水准仪及水准尺 3 高差的测量方法（普通、四等） 4 计算高程,71,作业1 (闭合水准),已知M点高程，各测段观测高差和测站数如图所示，求D、K、T的高

18、程。,72,作业2 (附合水准),如图：已知P、F点高程，求G、A、D点高程。,73,作业3（支水准）,已知P点高程，观测数据如图所示： 求高差闭合差及D、A点高程。,74,作业1（闭合水准）答案:,75,作业2（附合水准）答案:,76,作业3（支水准）答案:,fh =h往 +h返 =(1.430 - 2.244)+(-1.418 + 2.256) = + 0.024 m fh容 = 40 （2.0+1.7）= 76 mm hPD = +(1.430 + 1.418)/2 = + 1.424 m HD = HP + HPD = 49.579 + 1.424 = 51.003 m hAD = -(2.244 + 2.256)/2 = - 2.250 m HA = HD + HAD = 51.003 - 2.250 = 48.753 m,